K gęstość widmowa (spektralna) energii: 12 Classical theory (5000 K) 10 Rozbieżność w obszarze krótkich fal (katastrofa w nadfiolecie)

Transkrypt

1 Opyka kwanowa wprowadzenie Króka (pre-)hisoria foonu (9-93) Począki modelu foonowego Własności świała i jego oddziaływania z maerią, niedające się opisać w ramach fizyki klasycznej Deekcja pojedynczych foonów Podsawowe zagadnienia opyki kwanowej Promieniowanie równowagowe kaasrofa w nadfiolecie Efek fooelekryczny Efek Compona Promieniowanie równowagowe (ermiczne) Promieniowanie równowagowe (ermiczne) U ISIBLE Mody drgań pola (fale sojące) Fizyka klasyczna zasada ekwiparycji energii: na każdy mod INFRARED 4 5 K gęsość widmowa (spekralna) energii: Classical heory (5 K) Rozbieżność w obszarze krókich fal (kaasrofa w nadfiolecie) kaasrofa w nadfiolecie 8 Specrum of Solar Radiaion (Earh) 4 K 4 S p e c ra l ra d ia n c e (k W s r ¹ m ² n m ¹) 6.5 U 3 K isible.5 Wavelengh (μm) Infrared Sunligh wihou amospheric absorpion Irradiance (W/m /nm) S p e c ra l ra d ia n c e (k W s r ¹ m ² n m ¹) Rozkład widmowy promieniowania emiowanego przez ciało doskonale czarne (np. gwiazdy).5 3 Ideal blackbody (55 C) Sunligh a sea level HO.5 HO HO O Amospheric absorpion bands HO O 5 5 Wavelengh (nm) 75 CO HO 5 5 U ISIBLE INFRARED 4 5 K Classical heory (5 K) K 4 Planck (9): można dosać dobry wynik, jeśli założyć, że energia przydzielana jes w porcjach (kwanach). 3 K.5 Wavelengh (μm).5 3

2 Zjawisko fooelekryczne (zewnęrzne) Zjawisko fooelekryczne (zewnęrzne) świało (foony) elekrony wybie z mealu Klasycznie: Energia przekazywana elekronom jes proporcjonalna do naężenia świała. Energia elekronów powinna rosnąć z naężeniem wiązki świało (foony) elekrony wybie z mealu Fooprąd s rosnące naężenie świała emier meal (np. sód) świało kolekor Powinno wysąpić opóźnienie związane z czasem przekazywania energii elekronom emier meal (np. sód) świało kolekor Fooprąd s ex rosnąca częsość świała Nie wysępuje opóźnienie emisji elekronów ex Zjawisko fooelekryczne (zewnęrzne) Einsein 95 (Nobel 9): Załóżmy, że świało realnie składa się z kwanów energii (foonów) o energii Nie ma emisji elekronów, jeżeli promieniowanie gamma Efek Compona Kąowa zależność długości fali promieniowania rengenowskiego rozproszonego na aomach Eksperymen: Milikan 94 e s meal meal meal 3 Dirk Hünniger, GFDL -Φ -Φ -Φ 3 Uniwersalne nachylenie su, CC-BY-SA faculy.gvsu.edu

3 Efek Compona Arhur Compon 93 (Nobel 97): Kwany świała mają nie ylko energię, ale eż pęd (mają naurę cząseczkową) Analiza zderzenia doskonale sprężysego z elekronem Deekcja pojedynczych foonów Foodioda su, CC-BY-SA faculy.gvsu.edu Deekcja pojedynczych foonów Deekcja pojedynczych foonów Foodioda Foodioda

4 Deekcja pojedynczych foonów Inerferencja pojedynczych foonów Foodioda x a b d Klasyczny eksperymen Younga inerferencja na przesłonie z dwiema szczelinami c Tryb zliczania pojedynczych foonów (Geigera) S S F SPAD Powsawanie wzoru inerferencyjnego z wiązki o małym naężeniu Dyskrene zdarzenia deekcyjne foony? Dyskrene zdarzenia deekcyjne foony? Dyskrene zdarzenia deekcyjne = foony? Wyobraźmy sobie, że świało jes falą Deekor: układ kwanowy w oscylującym polu elekrycznym periodyczne zaburzenie y z x sany końcowe przejście kwanowe E B v Skąd wiemy, że isnieją foony? Klasyczne świało (fala) o małym naężeniu generuje ciąg przejść kwanowych na deekorze. Dyskrene zdarzenia deekcyjne nie dowodzą ziarnisej (cząseczkowej) naury świała. Dlaczego więc sądzimy, że foony isnieją? san począkowy Przejście kwanowe sygnał deekcji Złoa reguła Fermiego: Przejścia w losowych chwilach czasu Kolejne przejście (po relaksacji) niezależne od poprzedniego Sygnał deekcji: Proces Poissona

5 Skąd wiemy, że isnieją foony? Klasyczne świało (fala) o małym naężeniu generuje ciąg przejść kwanowych na deekorze. Dyskrene zdarzenia deekcyjne nie dowodzą ziarnisej (cząseczkowej) naury świała. Dlaczego więc sądzimy, że foony isnieją? Definicja (meafizyczna): Foon isnieje, jeśli wskażemy faky obserwacyjne, kóre są sprzeczne z modelem falowym, a dają się wyjaśnić przy założeniu cząseczkowej naury świała. Skąd wiemy, że isnieją foony? Klasyczne świało (fala) o małym naężeniu generuje ciąg przejść kwanowych na deekorze. Dyskrene zdarzenia deekcyjne nie dowodzą ziarnisej (cząseczkowej) naury świała. Dlaczego więc sądzimy, że foony isnieją? Definicja (meafizyczna): Foon isnieje, jeśli wskażemy faky obserwacyjne, kóre są sprzeczne z modelem falowym, a dają się wyjaśnić przy założeniu cząseczkowej naury świała (model foonowy). Saysyczne własności wiązek świaa Saysyka zdarzeń deekcyjnych Saysyka korelacji opyka kwanowa Rozwój hisoryczny: Koncepcja foonu (9-9) Opyka kwanowa Laser (96): narzędzie umożliwiające generowanie nieklasycznych sanów świała i maerii Nieklasyczne sany świała Szum sub-poissonowski Ani-bunching Wölfl e al., J. Mod. Op. 45, 47 (998) pulse ampliude Kwanowy opis oddziaływania świała z maerią pulse area ime H. A. Gibbs, Phys. Rev. Le. 9, 459 (97); Phys. Rev. A 8, 446 (973)